DE102022113052A1

DE102022113052A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022113052A1
Application number: DE102022113052.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Mügge; Thomas Rettweiler
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2022-05-24
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2023-11-30
Also published as: CN117108954A; US20230408054A1

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens eine Lichtquelle (1), einen flächigen Lichtleiter (2) mit einer Eintrittsfläche (3) und mindestens einer Austrittsfläche (4, 5), wobei die Eintrittsfläche (3) insbesondere als stirnseitige Fläche des Lichtleiters (2) ausgebildet ist, mindestens eine Optikscheibe (6, 7), wobei die Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, dass das von der mindestens einen Lichtquelle (1) erzeugte Licht (10) zumindest teilweise durch die Eintrittsfläche (3) in den Lichtleiter (2) eintritt, dass das durch die Eintrittsfläche (3) eingetretene Licht (10) zumindest teilweise aus der mindestens einen Austrittsfläche (4, 5) austritt und dass das aus der mindestens einen Austrittsfläche des Lichtleiters (4, 5) ausgetretene Licht (10) zumindest teilweise durch die mindestens eine Optikscheibe (6, 7) hindurchtritt, sowie mindestens eine Strukturierung (11, 14, 16 18) auf der mindestens einen Austrittsfläche (4, 5) des Lichtleiters (2) und/oder der mindestens einen Optikscheibe (6, 7), wobei die mindestens eine Strukturierung (11, 14, 16 18) zueinander parallele streifenförmige Strukturen aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für die Signalfunktionen eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise ein Schlusslicht, ein Bremslicht, einen Fahrtrichtungsanzeiger oder ein Tagfahrlicht, in Heckleuchten oder in Scheinwerfern ist das Design schon seit längerem ein bestimmender Faktor. Das Design dieser Beleuchtungsvorrichtungen ist seit der Einführung der LED-Technologie noch bedeutsamer geworden, weil die kleinen Leuchtdioden, die häufig in größerer Anzahl verwendet werden, viel flexibler als eine große Glühlampe als Leuchtmittel einer Signalfunktion eingesetzt werden können, so dass sich in Verbindung mit dem gewählten optischen System unterschiedlichste Gestaltungsmöglichkeiten bieten.
Eine Abwandlung der LED-Technologie findet sich in Form der OLED-Technologie, bei der das Leuchtmittel nicht punktförmig klein wie eine Leuchtdiode ist, sondern vielmehr flächig und größer gestaltet ist, um eine gewünschte Leuchtfläche zu bilden, die sehr homogen ausgeleuchtet werden kann. Als nachteilig bei der OLED-Technologie erweisen sich die im Vergleich zur LED-Technologie deutlich höheren Kosten der OLED-Technologie. Gründe für diese hohen Kosten sind ein komplexes Fertigungsverfahren, die jeweils vom Design vorgegebene unterschiedliche Formgebung und geringe Stückzahlen. Dazu kommen spezielle, hohe Anforderungen im Automotive-Bereich, wie beispielsweise eine Beständigkeit bei UV-Belastung und Krafteinwirkungen wie Vibrationen, Stöße und Schütteln sowie eine Temperaturbeständigkeit in einem Bereich zwischen -40°C bis +85°C oder +100°C. Diese Anforderungen sind für eine organische Leuchtdiode wesentlich schwieriger zu erfüllen als für Standard-Leuchtdioden.
Dies führt dazu, dass nach alternativen Möglichkeiten gesucht wird, um eine ähnliche Gestaltung wie mit organischen Leuchtdioden (OLED) zu realisieren, insbesondere also eine homogen ausgeleuchtete Fläche. Erreicht wird dies durch die Verwendung von Leuchtdioden (LED) mit einem flächigen Lichtleiter und vorgelagerten Optiken, in Form von mikrostrukturierten Folien oder dünnen Optikscheiben, zum Streuen des Lichts, das aus dem Lichtleiter abgestrahlt wird. Insgesamt wird dadurch ein Flat-Light-Modul bereitgestellt, das eine hohe Performance bei homogener Ausleuchtung der gesamten Fläche sowie einer beliebigen Formgebung und Größe bietet.
Genau wie bei organischen Leuchtdioden können dann bei der Integration in eine Heckleuchte mehrere Flat-Light-Module versetzt neben- und hintereinander positioniert werden, um das gewünschte individuelle Erscheinungsbild der Signalfunktion, beispielsweise des Schlusslichts oder des Schluss-Bremslichts, zu erzeugen.
Der generelle Trend bei Scheinwerfern und Heckleuchten ist eine fortlaufende Verkleinerung, insbesondere eine Höhenreduzierung. Daraus resultieren vermehrt linienförmige Lichtsignaturen, insbesondere für das Schlusslicht, die sich teilweise als Lichtlinie über die gesamte Breite des Fahrzeugs erstrecken. Da gleichzeitig auch die Anforderung einer flachen Bautiefe der Beleuchtungsvorrichtung, besonders für eine Heckdeckel-Leuchte, besteht, sind Lichtsysteme gefragt, die beiden Anforderungen entsprechen können.
Eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2019 133 693 A1 bekannt. Die darin beschriebene Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Lichtquelle, deren Licht in eine stirnseitige Fläche eines flächigen Lichtleiters eingekoppelt werden kann. Der Lichtleiter weist eine Austrittsfläche auf, aus der das Licht ausgekoppelt werden kann. Vor der Austrittsfläche ist eine Optikscheibe mit einer Strukturierung angeordnet, wobei das aus der Austrittsfläche austretende Licht durch die Optikscheibe hindurchtritt.
Als nachteilig bei dieser Beleuchtungsvorrichtung erweist sich, dass die Strukturierung auf der Optikscheibe aufwändig gestaltet ist. Die Strukturierung besteht aus einer Vielzahl von Mikrostrukturelementen, die insbesondere als Kegelstümpfe ausgebildet sind. Diese Mikrostrukturelemente lassen sich nur durch ein sehr aufwändiges Verfahren herstellen, bei dem Vorlagen der Mikrostrukturelemente durch ein lithografisches Verfahren erzeugt und durch einen Galvanik-Prozess auf ein Spritzguss-Werkzeug übertragen werden. Mit dem Spritzguss-Werkzeug kann dann die Optikscheibe im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Dies hat einen erheblichen Zeit- und Kostenaufwand zur Folge, insbesondere auch im Reparaturfall eines Werkzeugs.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist daher die Schaffung einer Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art, die einfacher und kostengünstiger hergestellt werden kann.
Die wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die mindestens eine Strukturierung zueinander parallele streifenförmige Strukturen aufweist. Die streifenförmigen Strukturen lassen sich sehr einfach mit bekannten Methoden, wie beispielsweise mit Fräsen oder Stoßen, in eine beliebige Fläche, insbesondere auch in gekrümmte Flächen, einbringen. Die Strukturierung liefert dann im Zusammenspiel mit den optischen Bauteilen eine Lichtperformance und Lichtverteilung für eine gewünschte Signalfunktion, wobei auch Signalfunktionen mit hohen Lichtwert-Anforderungen, wie ein Tagfahrlicht oder ein vorderer Fahrtrichtungsanzeiger oder auch rückwärtige Funktionen wie ein Schlusslicht, ein Bremslicht und ein hinterer Fahrtrichtungsanzeiger realisiert werden können.
Es kann vorgesehen sein, dass die streifenförmigen Strukturen einen Mittenabstand benachbarter Strukturen zueinander zwischen 0,05 mm bis 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,05 mm und 0,15 mm aufweisen. Dadurch ist die durch die Strukturen gebildete Mikrostrukturoptik bei der Betrachtung mit dem menschlichen Auge in der Regel nicht mehr als Struktur auflösbar, so dass die Austrittsfläche der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere der Optikscheibe, im Wesentlichen diffus und homogen ausgeleuchtet erscheint.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, dass die streifenförmigen Strukturen im in ein Kraftfahrzeug eingebauten Zustand horizontal und/oder vertikal ausgerichtet sind. Das durch die Strukturen hindurchtretende Licht durch horizontal ausgerichtete Strukturen in vertikaler Richtung und durch vertikal ausgerichtete Strukturen in horizontaler Richtung gestreut werden.
Es kann vorgesehen sein, dass der Lichtleiter eine erste Austrittsfläche und eine zweite Austrittsfläche aufweist, die einander gegenüberliegen. Dadurch kann das Licht nicht nur nach vorne in Richtung auf die mindestens eine Optikscheibe, sondern auch nach hinten aus dem Lichtleiter austreten.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Beleuchtungsvorrichtung ein Gehäuse umfasst, in dem der Lichtleiter und die mindestens eine Optikscheibe angeordnet sind. Dabei kann das Gehäuse eine zumindest teilweise reflektierende Rückwand aufweisen, die auf der von der mindestens einen Optikscheibe abgewandten Seite des Lichtleiters angeordnet ist, wobei die Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, dass aus der zweiten Austrittsfläche des Lichtleiters ausgetretenes Licht auf die Rückwand auftrifft, von dieser zu der zweiten Austrittsfläche zurückreflektiert wird und durch die zweite Austrittsfläche zumindest teilweise wieder in den Lichtleiter eintritt bevor es aus der ersten Austrittsfläche austritt und durch die mindestens eine Optikscheibe hindurchtritt. Insbesondere kann dabei die Rückwand des Gehäuses eine Strukturierung mit streifenförmigen Strukturen aufweisen. Dadurch kann auch die Rückwand des Gehäuses zur Streuung und Homogenisierung des Lichts beitragen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung mindestens eine erste Strukturierung und mindestens eine zweite Strukturierung auf der mindestens einen Austrittsfläche des Lichtleiters und/oder der mindestens einen Optikscheibe und/oder der Rückwand des Gehäuses umfasst, insbesondere wobei die streifenförmigen Strukturen der ersten Strukturierung senkrecht zu den streifenförmigen Strukturen der zweiten Strukturierung ausgerichtet sind. Dadurch wird gewährleistet, dass das Licht in zwei zueinander senkrechten Richtungen, insbesondere in horizontaler und vertikaler Richtung, gestreut und homogenisiert wird.
Es besteht die Möglichkeit, dass auf der ersten Austrittsfläche des Lichtleiters eine Strukturierung mit streifenförmigen Strukturen angeordnet ist und/oder dass auf der zweiten Austrittsfläche des Lichtleiters eine Strukturierung mit streifenförmigen Strukturen angeordnet ist, insbesondere wobei die streifenförmigen Strukturen auf der ersten Austrittsfläche senkrecht zu den streifenförmigen Strukturen auf der zweiten Austrittsfläche ausgerichtet sind. Damit kann schon der Lichtleiter allein eine Streuung und Homogenisierung des Lichts in zwei zueinander senkrechten Richtungen bewirken.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dicke des Lichtleiters in der zu der mindestens einen Austrittsfläche senkrechten Richtung 1 mm bis 3 mm, insbesondere 1 mm bis 2 mm groß ist, vorzugsweise wobei sich die Dicke des Lichtleiters über die Längserstreckung des Lichtleiters ändert, insbesondere wobei die Dicke des Lichtleiters ausgehend von der Eintrittsfläche abnimmt, beispielsweise von 2,5 mm an der Eintrittsfläche zu 1,0 mm an der der Eintrittsfläche gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters. Durch die sehr geringe Dicke des Lichtleiters kann eine flache Ausbildung der Beleuchtungsvorrichtung erreicht werden. Durch die abnehmende Dicke des Lichtleiters kann ein Erscheinungsbild erreicht werden, dass dem einer dünnen organischen Leuchtdiode (OLED) ähnlich ist. Insbesondere können dabei die Strukturierung und die Dickenänderung des Lichtleiters über die Länge des Lichtleiters miteinander korrelieren, um eine homogene Ausleuchtung der Austrittsfläche zu generieren.
Es besteht die Möglichkeit, dass die mindestens eine Optikscheibe eine Eintrittsfläche und eine der Eintrittsfläche gegenüberliegende Austrittsfläche für das aus dem Lichtleiter austretende Licht aufweist. Dabei kann vorgesehen sein, dass auf der Eintrittsfläche der mindestens einen Optikscheibe eine Strukturierung mit streifenförmigen Strukturen angeordnet ist und/oder dass auf der Austrittsfläche der mindestens einen Optikscheibe eine Strukturierung mit streifenförmigen Strukturen angeordnet ist, insbesondere wobei die streifenförmigen Strukturen auf der Eintrittsfläche senkrecht zu den streifenförmigen Strukturen auf der Austrittsfläche ausgerichtet sind. Damit kann auch die Optikscheibe allein eine Streuung und Homogenisierung des Lichts in zwei zueinander senkrechten Richtungen bewirken.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine erste und eine zweite Optikscheibe umfasst, die so in der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet sind, dass im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung das aus der mindestens einen Austrittsfläche des Lichtleiters austretende Licht zumindest teilweise nacheinander durch die erste Optikscheibe und die zweite Optikscheibe hindurchtritt. Dabei können sowohl die erste Optikscheibe, als auch die zweite Optikscheibe auf ihrer Eintrittsfläche und/oder ihrer Austrittsfläche eine Strukturierung mit streifenförmigen Strukturen aufweisen. Die optionale zweite Optikscheibe kann ebenfalls zur Diffusität und Homogenisierung des aus der Beleuchtungsvorrichtung austretenden Lichts beitragen. Weiterhin kann die zweite, äußere Optikscheibe unter Umständen streifenförmige Strukturen auf der ersten Optikscheibe für einen Betrachter kaschieren.
Es kann vorgesehen sein, dass die Dicke der mindestens einen Optikscheibe zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche kleiner oder gleich 1,5 mm ist, insbesondere kleiner oder gleich 1,0 mm ist. Auch die sehr geringe Dicke der mindestens einen Optikscheibe kann zu einer flachen Ausbildung der Beleuchtungsvorrichtung beitragen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
2 eine weitere Explosionsansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
3 eine Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
4 eine Draufsicht auf die Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
5 einen Schnitt durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
6 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
7 eine perspektivische Ansicht des Lichtleiters der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
8 ein Detail des Lichtleiters der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
9 einen Schnitt durch den Lichtleiter der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1 mit einem beispielhaften Strahlenverlauf des von einer Lichtquelle ausgehenden Lichts;
10 ein Detail der 9;
11 eine perspektivische Ansicht des Lichtleiters und der ersten Optikscheibe der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
12 ein Detail der ersten Optikscheibe der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
13 eine weitere perspektivische Ansicht des Lichtleiters und der ersten Optikscheibe der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
14 einen Schnitt durch die erste Optikscheibe der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
15 einen Schnitt durch den Lichtleiter und die erste Optikscheibe der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1 mit einem beispielhaften Strahlenverlauf des von einer Lichtquelle ausgehenden Lichts;
16 eine perspektivische Ansicht des Lichtleiters sowie der ersten Optikscheibe und der zweiten Optikscheibe der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
17 ein Detail der zweiten Optikscheibe der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1;
18 einen Schnitt durch den Lichtleiter sowie durch die erste Optikscheibe und die zweite Optikscheibe der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1 mit einem beispielhaften Strahlenverlauf des von einer Lichtquelle ausgehenden Lichts;
19 ein Detail des Lichtleiters, der ersten Optikscheibe und der zweiten Optikscheibe der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1.

In den Figuren sind gleiche oder funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in den Figuren abgebildete Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Lichtquelle 1, die als Leuchtdiode (LED) ausgebildet ist, oder mehrere Lichtquellen 1, die als Leuchtdioden (LED) ausgebildet sind (siehe beispielsweise 6 und 7). Die mehreren Leuchtdioden können dabei auch unterschiedliche Farben aufweisen, beispielsweise um eine Doppelfunktion oder eine Dreifachfunktion zu realisieren. Bei diesen Funktionen kann es sich beispielsweise um ein Positionslicht, ein Tagfahrlicht und einen Fahrtrichtungsanzeiger handeln oder um ein Positionslicht, ein Tagfahrlicht und eine Autonom-Fahren-Funktion, wobei die Autonom-Fahren-Funktion eine Cyan-Farbe benötigt.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin einen flächigen Lichtleiter 2 mit einer Eintrittsfläche 3 sowie einer ersten und einer zweiten Austrittsfläche 4, 5 (siehe 1, 2 und 8). Dabei ist die Eintrittsfläche 3 als stirnseitige Fläche des Lichtleiters 2 ausgebildet ist, wohingegen die Austrittsflächen 4, 5 als Vorderseite und Rückseite des Lichtleiters 2 ausgebildet sind.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine vor der ersten Austrittsfläche 4 des Lichtleiters 2 angeordnete erste Optikscheibe 6 sowie eine vor der ersten Optikscheibe 6 angeordnete zweite Optikscheibe 7. Dabei ist die zweite Optikscheibe 7 optional und kann auch weggelassen werden.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin ein Gehäuse 8, in dem die mindestens eine Lichtquelle 1, der Lichtleiter 2 und die Optikscheiben 6, 7 zumindest teilweise aufgenommen werden können (siehe 1, 2 und 5). Das Gehäuse 8 weist eine Rückwand 9 auf, die zumindest teilweise reflektierend ausgebildet ist.
Das Gehäuse 8 kann zur vereinfachten Montage der optischen Komponenten auch zweiteilig ausgeführt sein und dabei ein hinteres und ein vorderes Gehäuseteil aufweisen. Zwischen diesen Gehäuseteilen können dann der Lichtleiter 2 und die Optikscheiben 6, 7 positioniert sowie im Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile gehalten und fixiert sein. Die Gehäuseteile können miteinander verrastet, von der Rückseite verschraubt oder verschweißt sein.
Die Beleuchtungsvorrichtung ist im Bereich des Lichtleiters 2 und der Optikscheiben 6, 7 als schmales und flaches Bauteil ausgebildet, das von den Abmessungen typischen Flat-Light-Modulen entsprechen kann. Es weist eine langgestreckte, liegende Ausrichtung mit seitlicher Lichteinkopplung auf. Es besteht durchaus die Möglichkeit, die Beleuchtungsvorrichtung abhängig vom gewünschten Design noch langgestreckter auszuführen.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann als alleiniges Lichtmodul für eine Signalfunktion oder als ein Teil einer Mehrfach-Anordnung von Lichtmodulen für eine Signalfunktion dienen. Mehrere solcher Lichtmodule können, auch mit teilweiser Überlappung, aneinandergesetzt gemeinschaftlich eine Signalfunktion bilden. Dies kann beispielsweise ein Tagfahrlicht oder ein Fahrtrichtungsanzeiger oder auch eine Kombination beider Funktionen sein, insbesondere wenn die Lichtquellen 1 eine erste Leuchtdiode mit der Farbe „weiß“ und eine zweite Leuchtdiode mit der Farbe „gelb“ aufweisen.
Die Beleuchtungsvorrichtung weist im Bereich des Lichtleiters 2 und der Optikscheiben 6, 7 abschnittsweise eine gekrümmte Gestalt auf, um sich bestmöglich in die Kontur eines Scheinwerfers oder einer Leuchte einzufügen und eine flache Gestaltung des Scheinwerfers beziehungsweise der Leuchte hinsichtlich der Bautiefe zu ermöglichen (siehe 3 und 4).
Das optische System der Beleuchtungsvorrichtung kann insbesondere aus lediglich wenigen Elementen bestehen. Dies sind neben den Lichtquellen 1 der Lichtleiter 2, eine oder zwei Optikscheiben 6, 7 und das Gehäuse 8 mit der zumindest teilweise reflektierenden Rückwand 9 hinter dem Lichtleiter 2.
Der Lichtleiter 2 kann eine Strukturierung 11 auf der vorderen, ersten Austrittsfläche 4 und auf der hinteren, zweiten Austrittsfläche 5 aufweisen. Im abgebildeten Beispiel weist lediglich die zweite Austrittsfläche 5 eine Strukturierung 11 auf (siehe 8). Diese Strukturierung 11 weist zueinander parallele streifenförmige Strukturen auf, die sich senkrecht zur Längsrichtung des Lichtleiters 2 beziehungsweise im in das Kraftfahrzeug eingebauten Zustand vertikal erstrecken. Die streifenförmigen Strukturen können zylindrisch ausgebildet sein, wobei sich die Zylinderachsen der Strukturen in Längsrichtung der streifenförmigen Strukturen erstrecken.
Es besteht durchaus die Möglichkeit, dass der Lichtleiter 2 lediglich eine Strukturierung auf der ersten Austrittsfläche 4 aufweist. Weiterhin können auch eine erste Strukturierung auf der ersten Austrittsfläche 4 und eine zweite Strukturierung auf der zweiten Austrittsfläche 5 vorgesehen sein. Dabei können die Strukturierungen auf beiden Austrittsflächen 4, 5 gleich sein. Die erste Strukturierung kann sich aber auch von der zweiten Strukturierung unterscheiden. Beispielsweise können die streifenförmigen Strukturen der ersten Strukturierung senkrecht zu den streifenförmigen Strukturen der zweiten Strukturierung ausgerichtet sein.
Das von den Lichtquellen 1 erzeugte Licht 10 (siehe 9 und 10) tritt durch die Eintrittsfläche 3 in den Lichtleiter 2 ein. Das sich in dem Lichtleiter 2 ausbreitende Licht 10 wird von der auf der zweiten Austrittsfläche 5 ausgebildeten Strukturierung 11 gestreut und gebrochen. Ein Teil des Lichts 10 tritt nach vorne durch die erste Austrittsfläche 4 aus, tritt zumindest teilweise durch die mindestens eine Optikscheibe 6, 7 hindurch und verlässt die Beleuchtungsvorrichtung. Es kann direkt für die Funktion der Beleuchtungsvorrichtung genutzt werden.
Ein weiterer Teil des Lichts 10 tritt nach hinten durch die zweite Austrittsfläche 5 aus. Das nach hinten durch die zweite Austrittsfläche 5 austretende Licht 10 trifft auf die zumindest teilweise reflektierende Rückwand 9, die beispielsweise als bedampfte verspiegelte Fläche ausgebildet ist. Auf der Rückwand 9 des Gehäuses 8 ist eine Strukturierung 12 angeordnet. Diese Strukturierung 12 weist streifenförmige Strukturen auf, die sich in Längsrichtung des Lichtleiters 2 beziehungsweise im in das Kraftfahrzeug eingebauten Zustand horizontal erstrecken (siehe 5 und 6). Die streifenförmigen Strukturen können zylindrisch ausgebildet sein, wobei sich die Zylinderachsen der Strukturen in Längsrichtung der streifenförmigen Strukturen erstrecken.
Von der Rückwand 9 zurückreflektiertes Licht 10 wird durch die Strukturierung 12 in Vertikalrichtung ein wenig gebündelt und zusammengezogen. Das zurückreflektierte Licht 10 tritt durch die zweite Austrittsfläche 5 zumindest teilweise wieder in den Lichtleiter 2 ein, tritt zumindest teilweise aus der ersten Austrittsfläche 4 aus und durch die mindestens eine Optikscheibe 6, 7 hindurch.
Die erste Optikscheibe 6 weist auf ihrer dem Lichtleiter 2 zugewandten Eintrittsfläche 13 eine erste Strukturierung 14 und auf ihrer der zweiten Optikscheibe 7 zugewandten Austrittsfläche 15 eine zweite Strukturierung 16 auf. Die beiden Strukturierungen 14, 16 sind voneinander verschieden. Alternativ können die beiden Strukturierungen 14, 16 auch gleich sein.
Die erste Strukturierung 14 auf der dem Lichtleiter 2 zugewandten Eintrittsfläche 13 weist zueinander parallele streifenförmige Strukturen auf, die sich senkrecht zur Längsrichtung des Lichtleiters 2 beziehungsweise im in das Kraftfahrzeug eingebauten Zustand vertikal erstrecken. Die streifenförmigen Strukturen können zylindrisch ausgebildet sein, wobei sich die Zylinderachsen der Strukturen in Längsrichtung der streifenförmigen Strukturen erstrecken. Die Zylinderoptik der ersten Strukturierung 14 dient der zusätzlichen Horizontalstreuung und Abstimmung der Lichtverteilung.
Die zweite Strukturierung 16 auf der von dem Lichtleiter 2 abgewandten Austrittsfläche 15 weist zueinander parallele streifenförmige Strukturen auf, die sich in Längsrichtung des Lichtleiters 2 beziehungsweise im in das Kraftfahrzeug eingebauten Zustand horizontal erstrecken. Die horizontal verlaufenden streifenförmigen Strukturen weisen jeweils die Form eines prismatischen Dachs auf (siehe 14). Das Dachprisma hat eine selektive Wirkung auf das Licht 10, indem bestimmte Strahlen mit entsprechendem Einfallwinkel austreten können und dabei eine Fokussierung beziehungsweise Verengung der Streuung in Vertikalrichtung erfolgt, während steil auftreffende Strahlen durch die unter einem Winkel von 45° verlaufenden Flanken des Dachprismas zurückreflektiert werden in Richtung auf den Lichtleiter 2 und das Gehäuse 8. Dieses Licht 10 pendelt im optischen System, bis es einen Auftreffwinkel auf das Dachprisma hat, der einen Durchtritt zulässt. Insgesamt wird so die Effizienz des Systems erhöht.
Die zweite Optikscheibe 7 kann optional verwendet werden. Auch die zweite Optikscheibe 7 weist auf ihrer der ersten Optikscheibe zugewandten Eintrittsfläche 17 eine Strukturierung 18 auf (siehe 17). Diese Strukturierung 18 weist zueinander parallele streifenförmige Strukturen auf, die sich senkrecht zur Längsrichtung des Lichtleiters 2 beziehungsweise im in das Kraftfahrzeug eingebauten Zustand vertikal erstrecken. Die streifenförmigen Strukturen können zylindrisch ausgebildet sein, wobei sich die Zylinderachsen der Strukturen in Längsrichtung der streifenförmigen Strukturen erstrecken. Die Strukturierung 18 trägt nochmals zur Diffusität und Homogenisierung der Ausleuchtung bei und kaschiert zusätzlich den Einblick auf die Prismenoptikstreifen der zweiten Strukturierung 16 der ersten Optikscheibe 6.
In dem abgebildeten Ausführungsbespiel ist auf der von der ersten Optikscheibe 6 abgewandten Austrittsfläche 19 der zweiten Optikscheibe 7 keine Strukturierung angeordnet. Es besteht jedoch durchaus die Möglichkeit, dass die zweite Optikscheibe 7 auch auf ihrer Austrittsfläche 19 eine Strukturierung aufweist. Wie bei der ersten Optikscheibe 6 könnten beispielsweise die streifenförmigen Strukturen auf der Eintrittsfläche 17 senkrecht zu den streifenförmigen Strukturen auf der Austrittsfläche 19 ausgerichtet sein.
Der abgebildete Aufbau weist auf jedem der optischen Bauteile Lichtleiter 2, Optikscheiben 6, 7 und Rückwand 9 des Gehäuses 8 eine Strukturierung mit streifenförmige Strukturen auf. Es besteht jedoch durchaus auch die Möglichkeit, nicht auf allen, sondern nur auf einigen oder nur auf einem der Bauteile eine Strukturierung vorzusehen.
Um ein insgesamt flaches Lichtmodul zu erhalten, kann vorgesehen sein, den Lichtleiter 2 und die Optikscheiben 6, 7 als sehr dünne optische Bauteile zu erzeugen. Diese Bauteile können aus Kunststoff bestehen und durch ein Spritzgussverfahren hergestellt werden. Dabei können die streifenförmigen Strukturen insbesondere als Mikrostreifenoptiken mit sehr kleinen Dimensionen vorgesehen sein, um vorteilhaft ein diffuses Erscheinungsbild der sichtbaren Lichtfläche der Beleuchtungsvorrichtung zu erzielen, bei dem die Strukturierungen bei der Betrachtung mit dem menschlichen Auge in der Regel nicht mehr als Struktur auflösbar sind. Ein dünnwandiges Spritzgießen der Bauteile einerseits und die genaue Abformung der streifenförmigen Strukturen andererseits lassen sich mit folgenden Größenordnungen erreichen.
Die Dicke des Lichtleiters 2 kann in der zu den Austrittsflächen 4, 5 senkrechten Richtung 1 mm bis 3 mm, insbesondere 1 mm bis 2 mm groß sein. Dabei kann sich die Dicke des Lichtleiters 2 über die Längserstreckung des Lichtleiters 2 ändern, insbesondere wobei die Dicke des Lichtleiters 2 ausgehend von der Eintrittsfläche 3 abnimmt, beispielsweise von 2,5 mm an der Eintrittsfläche 3 zu 1,0 mm an der der Eintrittsfläche 3 gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters 2.
Die Dicke der Optikscheiben 6, 7 jeweils zwischen den Eintrittsflächen 13, 17 und den Austrittsfläche 15, 19 kann kleiner oder gleich 1,5 mm sein, insbesondere kleiner oder gleich 1,0 mm sein.
Die streifenförmigen Strukturen der Strukturierungen 11, 12, 14, 16, 18 können einen Mittenabstand benachbarter Strukturen zueinander zwischen 0,05 mm und 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,05 mm und 0,15 mm aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Lichtquelle
2: Lichtleiter
3: Eintrittsfläche des Lichtleiters
4: erste Austrittsfläche des Lichtleiters
5: zweite Austrittsfläche des Lichtleiters
6: erste Optikscheibe
7: zweite Optikscheibe
8: Gehäuse
9: Rückwand des Gehäuses
10: von der Lichtquelle ausgehendes Licht
11: Strukturierung der zweiten Austrittsfläche des Lichtleiters
12: Strukturierung der Rückwand des Gehäuses
13: Eintrittsfläche der ersten Optikscheibe
14: Strukturierung der Eintrittsfläche der ersten Optikscheibe
15: Austrittsfläche der ersten Optikscheibe
16: Strukturierung der Austrittsfläche der ersten Optikscheibe
17: Eintrittsfläche der zweiten Optikscheibe
18: Strukturierung der Eintrittsfläche der zweiten Optikscheibe
19: Austrittsfläche der zweiten Optikscheibe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019133693 A1 [0007]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend - mindestens eine Lichtquelle (1), - einen flächigen Lichtleiter (2) mit einer Eintrittsfläche (3) und mindestens einer Austrittsfläche (4, 5), wobei die Eintrittsfläche (3) insbesondere als stirnseitige Fläche des Lichtleiters (2) ausgebildet ist, - mindestens eine Optikscheibe (6, 7), wobei die Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, dass das von der mindestens einen Lichtquelle (1) erzeugte Licht (10) zumindest teilweise durch die Eintrittsfläche (3) in den Lichtleiter (2) eintritt, dass das durch die Eintrittsfläche (3) eingetretene Licht (10) zumindest teilweise aus der mindestens einen Austrittsfläche (4, 5) austritt und dass das aus der mindestens einen Austrittsfläche des Lichtleiters (4, 5) ausgetretene Licht (10) zumindest teilweise durch die mindestens eine Optikscheibe (6, 7) hindurchtritt, - mindestens eine Strukturierung (11, 14, 16 18) auf der mindestens einen Austrittsfläche (4, 5) des Lichtleiters (2) und/oder der mindestens einen Optikscheibe (6, 7), dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Strukturierung (11, 14, 16 18) zueinander parallele streifenförmige Strukturen aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Strukturen einen Mittenabstand benachbarter Strukturen zueinander zwischen 0,05 mm bis 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,05 mm und 0,15 mm aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, dass die streifenförmigen Strukturen im in ein Kraftfahrzeug eingebauten Zustand horizontal und/oder vertikal ausgerichtet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (2) eine erste Austrittsfläche (4) und eine zweite Austrittsfläche (5) aufweist, die einander gegenüberliegen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung ein Gehäuse (8) umfasst, in dem der Lichtleiter (2) und die mindestens eine Optikscheibe (6, 7) angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) eine zumindest teilweise reflektierende Rückwand (8) aufweist, die auf der von der mindestens einen Optikscheibe (6, 7) abgewandten Seite des Lichtleiters (2) angeordnet ist, wobei die Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, dass aus der zweiten Austrittsfläche (5) des Lichtleiters (2) ausgetretenes Licht (10) auf die Rückwand (9) auftrifft, von dieser zu der zweiten Austrittsfläche (5) zurückreflektiert wird und durch die zweite Austrittsfläche (5) zumindest teilweise wieder in den Lichtleiter (2) eintritt bevor es aus der ersten Austrittsfläche (4) austritt und durch die mindestens eine Optikscheibe (6, 7) hindurchtritt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand (9) des Gehäuses (8) eine Strukturierung (12) mit streifenförmigen Strukturen aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung mindestens eine erste Strukturierung (11, 12, 14, 16 18) und mindestens eine zweite Strukturierung (11, 12, 14, 16 18) auf der mindestens einen Austrittsfläche des Lichtleiters (2) und/oder der mindestens einen Optikscheibe (6, 7) und/oder der Rückwand (9) des Gehäuses (8) umfasst, insbesondere wobei die streifenförmigen Strukturen der ersten Strukturierung (11, 12, 14, 16 18) senkrecht zu den streifenförmigen Strukturen der zweiten Strukturierung (11, 12, 14, 16 18) ausgerichtet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Austrittsfläche (4) des Lichtleiters (2) eine Strukturierung mit streifenförmigen Strukturen angeordnet ist und/oder dass auf der zweiten Austrittsfläche (5) des Lichtleiters (2) eine Strukturierung (11) mit streifenförmigen Strukturen angeordnet ist, insbesondere wobei die streifenförmigen Strukturen auf der ersten Austrittsfläche (4) senkrecht zu den streifenförmigen Strukturen auf der zweiten Austrittsfläche (5) ausgerichtet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Lichtleiters (2) in der zu der mindestens einen Austrittsfläche (4, 5) senkrechten Richtung 1 mm bis 3 mm, insbesondere 1 mm bis 2 mm groß ist, vorzugsweise wobei sich die Dicke des Lichtleiters (2) über die Längserstreckung des Lichtleiters (2) ändert, insbesondere wobei die Dicke des Lichtleiters (2) ausgehend von der Eintrittsfläche (3) abnimmt, beispielsweise von 2,5 mm an der Eintrittsfläche (3) zu 1,0 mm an der der Eintrittsfläche (3) gegenüberliegenden Seite des Lichtleiters (2).
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Optikscheibe (6, 7) eine Eintrittsfläche (13, 17) und eine der Eintrittsfläche (13, 17) gegenüberliegende Austrittsfläche (15, 19) für das aus dem Lichtleiter (2) austretende Licht (10) aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Eintrittsfläche (13, 17) der mindestens einen Optikscheibe (6, 7) eine Strukturierung (14, 18) mit streifenförmigen Strukturen angeordnet ist und/oder dass auf der Austrittsfläche (15, 19) der mindestens einen Optikscheibe (6, 7) eine Strukturierung (16) mit streifenförmigen Strukturen angeordnet ist, insbesondere wobei die streifenförmigen Strukturen auf der Eintrittsfläche (13, 17) senkrecht zu den streifenförmigen Strukturen auf der Austrittsfläche (15, 19) ausgerichtet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine erste und eine zweite Optikscheibe (6, 7) umfasst, die so in der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet sind, dass im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung das aus der mindestens einen Austrittsfläche (4, 5) des Lichtleiters (2) austretende Licht (10) zumindest teilweise nacheinander durch die erste Optikscheibe (6) und die zweite Optikscheibe (7) hindurchtritt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die erste Optikscheibe (6), als auch die zweite Optikscheibe (7) auf ihrer Eintrittsfläche (13, 17) und/oder ihrer Austrittsfläche (15, 19) eine Strukturierung (14, 16, 18) mit streifenförmigen Strukturen aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der mindestens einen Optikscheibe (6, 7) zwischen der Eintrittsfläche (13, 17) und der Austrittsfläche (15, 19) kleiner oder gleich 1,5 mm ist, insbesondere kleiner oder gleich 1,0 mm ist.